4月27日19時07分，天舟一號貨運飛船與天宮二號空間實驗室成功完成首次推進劑在軌補加試驗，標志天舟一號飛行任務取得圓滿成功。突破和掌握推進劑在軌補加技術，填補了我國航天領域的空白，實現了空間推進領域的一次重大技術跨越，為我國空間站組裝建造和長期運營掃清了能源供給上的障礙，使我國成為世界上第三個獨立掌握這一關鍵技術的國家。
4月22日12時23分，天舟一號與天宮二號完成交會對接后，天舟一號關閉交會對接設備，進行對接通道復壓和檢漏，以及設置組合體運行狀態(tài)，并由天宮二號控制組合體轉入天宮二號在后、天舟一號在前的飛行姿態(tài)，做好推進劑補加試驗相關準備工作。
此次推進劑在軌補加持續(xù)約5天，先后進行了補加管路檢漏、天宮二號貯箱氣體回收、推進劑輸送、推進劑吹除等關鍵步驟。在地面操作人員精確控制下，整個在軌補加過程由天舟一號與天宮二號共同配合完成，其中，天舟一號負責貯箱增壓、補加管路檢漏，并向天宮二號輸送推進劑；天宮二號負責貯箱氣體回收，并接收貨運飛船輸送推進劑。
按計劃，天舟一號將在6月中下旬開展第二次推進劑在軌補加試驗，進一步鞏固取得的技術成果。
此次天舟一號飛行任務，是載人航天工程空間實驗室飛行任務的收官之戰(zhàn)，對于空間站工程后續(xù)任務順利實施具有極為重要的意義，取得圓滿成功標志著我國載人航天工程第二步勝利完成，也正式宣告中國航天邁進“空間站時代”。
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